Способ управления точностью перемещения

 

Изобретение касается машиностроения , преимущественно эксплуатации кинематических передач приводов металлорежущих станков. Цель изобретения - повьшение точности перемешения функционирования фрикционного контакта за счет оперативноного анализа его динамического качества . Для этого проводят анализ в реальном масштабе времени величин амплитуд собственных колебаний системы , возбуждаемых в упругой системе фрикционного контакта, как наиболее полно характеризующих диссипативные свойства фрикционного контакта . По изменению диагностирующего сигнала управляют величиной сильг нормального давления во фрикционном контакте. 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИО ЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН уц 4 В 23 Q 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 21 ) 4135349/31-08 (22) 16. 10;86 (46) 23.09,88, Бюл. У 35 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В.Л. Заковоротный, Е.В. Бордачев и А.П. Самосудов (53) 621 .941(088.8) (56) Пуш В.Э. Малые перемещения s станках.- Машгиэ, 1961. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение касается машиностроения, преимущественно эксплуатации кинематических передач приводов ме„„SU„„425043 А1 таллорелсущих станков. Цель изобретения — повышение точности перемешения функционирования фрикционного контакта за счет оперативноного анализа его динамического качества. Для этого проводят анализ в реальном масштабе времени величин амплитуд собственных колебаний системы, возбухдаемых в упругой систе- ме фрикционного контакта, как наиболее полно характеризующих диссипативные свойства фрикционного контакта. По изменению диагностирующего сигнала управляют величиной силы нормального давления во фрикционном контакте. 2 ил. 1 табл.

1425043

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к вопросам эксплуатации кинематическнх negåäà÷ приводов металлорежущих станков, и предназначено для управления

5 функционированием привода переме п1ений цутем диагностирования диссиг ативных свойств фрикционного кон акта.

t0

Целью изобретения является повып ение точности перемещения и эффективности функционирования фрикцион«1ого контакта за счет оперативного анализа его динамического качества.

На фиг, 1 изображена схема, реаю изующая предлагаемый способ, на фиг. 2 — логарифмические амплитудЙо-частотные характеристики фрикфионного контакта.

Управление точностью перемещеия может быть реализовано, например, устройством, содержащим вибатор 1, который установлен на ,.олзуне 2 и питается от генератора датчик 4 вибраций, установленгй в зоне фрикционного контакта, браэованного ползуном 2 и направяющычи 5, при этом выход генераора 3 электрически соединен с вхоом усилителя б, фильтра 7 низкой астоты и блока 8 скалярного умножения, второй вход блока 8 скалярного умножения соединен с датчиком 4 вибраций, выходы усилителя 6 и фильтра 7 экой частоты подключены к первому

35 лизку 9 нормирования, выход которого соединен с входом второго блока 10

Нормирования, другой вход второго бло са 10 йормирования соединен с выходом @

40 блока 8 скалярного умножения, выход второго блока 10 нормирования соедиНен с входом блока 11 управления, . выход кбторого соединен с "регулируюшим элементом 12, например, дроссель- .

Ио-распределительного типа, который регулирует давление масла в гидроопоре 13 ползуна 2, Сущность изобретения базируется на особенностях динамической характеристики упругой системы фрикционного контакта и взаимодействия различных воздействий на элементы динамической ,системы. Система фрикционного контакта относится к категории принципиаль. но неустойчивых, При отсутствии регу- 5 лярных внешних возмущений возникают фрикциоиные колебания. Случайное воздействие изменяет силу трения, что

1 приводит к изменению контактной деформации и соответственно упругой силы привода и диссипативных свойств фрикционного контакта. Область факторов, влияющих на динамическое качество и определяющих характеристику фрикционного контакта (упругий, пластический, вязкий, гидродинамический, меха" ннческий, межмолекулярное взаимодействие), нашла свое отображение в логарифмической амплитудной характеристике фрикционного контакта. Так, при наличии жидкостного трения приложенная нагрузка изменяется пропорционально скорости, при этом частота собственных колебаний (Гр) изменяется по амплитуде, что свидетельствует о наличии в системе диссипации (например, демпфирования). Таким образом, изме.нение импеданса нагрузки в области фрикционного контакта вызывает преобразование процесса упругого взаимодействия в диссипативный, что характеризуется затуханием амплитуды собственных колебаний (фиг. 2,6), и при этом уменьшается добротность контура фрикционного контакта, настроенного на частоту собственных колебаний (фиг. 2, кривая II)

Следовательно, измеряя в каждый конкретный момент времени разницу .амплитуд собственных колебаний по от яошению к амплитуде возбуждаемых извне колебаний в частотном диапазоне

Гр + 0,5Гр и в амплитудном диапазоне (О, l...0,9) Аш, т.е. не превышающем амплитуду собственных шумов системы

Лы, получают диагностирующий сигнал, свидетельствующий о динамическом качестве фрикционного контакта, î его диссипативных свойствах и, подавая его в блок управления, управляют силой нормального давления в контакте, что в свою очередь приводит к достижению требуемой точности.

Граничные значения амплитуды налагаемых вибраций и частоты обусловленны целью изобретения и обеспечением низкого уровня энергозатрат, а также техническими возможностями его реализации.

При амплитуде налагаемых вибраций ниже уровня 0,7 от уровня шума реального процесса контактирования предлагаемый способ не позволяет повысить точность перемещения, что обусловлено недостаточным уровнем сигйала, получаемьм из зоны контакта, и в резуль1425043 тате этого отсутствием реагирования системы.

Увеличение амплитуды более уровня 0,9 от уровня шума ведет к увеличению энергозатрат при реализации способа и не позволяет повысить точность, так как в этом случае имеет место реагирование системы случайным образом.

Предлагаемый частотный диапазон обусловлен динамически активным частотным диапазоном собственных колебаний упругой системы фрикционного контакта.

Сужение предлагаемого частотного диапазона ведет к необходимости весьма точного экспериментального определения собственной частоты колебаний каждого фрикционного контакта (в упругой системе того или иного объекта), а расширение диапазона не.целесообразно вследствие увеличения времени, требуемого для сканирования в этом частотном диапазоне, и, в конечном счете, снижения эффективности способа.

Управление точностью перемещения заключается в следующем.

Измеряют собственную частоту ф и амплитуду шума Аш динамической системы фрикционцого контакта, В зоне фрикционного контакта между ползуном 2 и направляющими 5 воз-буждают вибратором 1, который питают, например, от генератора 3 качающейся частоты, колебания в частотном диапазоне Г Ф0,5Гр при амплитуде (0,7...

0,9) Ащ.

Измеряют сигнал А с выхода датчика вибраций 4, например, пьезоэлектрического типа, установленного в зоне фрикционного контакта, и подают на вход блока 8 скалярного умножения.

Измеряют сигнал В, характеризующий колебания, возбуждаемые вибратором 1 в зойе фрикционного контакта, подают его также на другой вход блока 8 скалярного умножения.

В блоке 8 осуществляют операцию скалярного умножения, посредством чего выделяют сигнал С как реакцию фрикционного контакта на внешнее возбуждение, обусловленное функционированием вибратора 1.

Нормируют сигнал В по среднему уровню в первом блоке 9 нормирования, предварительно усилив его в усилителе б с регулируемым коэффициентом усиления и выделив средний уровень сигнала В в фильтре 7 низкой частоты.

Далее осуществляют операцию нор5 мирования сигнала С, характеризующего реакцию фрикционного контакта на ьнешнее возбуждение, по отношению к нормированному по среднему уровню сигналу В во втором блоке 10 нормирования, на входы которого подают указанные сигналы. с

Посредством второй операции нормирования в блоке 20 выделяют сиг15 нал D характеризующий динамическое качество и диссипативные свойства фрикционного контакта в реальном масштабе времени.

По изменению диагностирующего сигнала D диагностируют диссипативные свойства фрикционного контакта и управляют величиной силы нормального. давления во фрикционном контакте между ползуном 2 H направляющими 5, 2Ü подавая сигнал D в блок 11 управления, и посредством входного сигнала из блока ll управляют регулирующим элементом 12, например давлением масла в гидроопоре 13 фрикцион30 ного контакта, таким образом, что изменение сигнала D обуславливает соответствующее изменение давления . масла в гидроопоре 13.

Пример. С целью повышения

35 точности перемещения по предлагаемому способу ползуна токарного станка УТ16ФЗ с ЧПУ типа "Луч-21" и модернизированным устройством подачи масла в гидроопоры ползуна исполь40 эована установка, содержащая следую щие блоки: стойка управления вибратором СУПВ-0,1А, вибратор типа

ВЗД-10, акселерометр типа ИС-318,уса литель, фильтр низкой частоты блок

45 скалярного умножения, а также блоки нормирования, выполненные в качестве делителей.

Сканирование в частотном диапаsoне fp 10,5Г1 осуществлялось вручную.

Точность останова измерялась индикатором часового типа ИЧ-5.

В таблице показано влияние амплитуды возбуждаемых вибраций на гочность перемещения.

55Фо рмула из обретения

Способ управления точностью перемещения преимущественно в подвижных элементах приводов металлорежущих

100Ж

50 9,0 50

Система не реагирует на возмущения

То же

Система управляет

90

l 00

110

Система случайным образом реагирует на возмущения То же

12,0 120

l2i0 130

120

130

П р и и е ч а н и е. Измерения осуществлялись при скорости движения ползуна 50/мнн, амплитуда реального процесса равна !

00 мВ. 425

Станков, заключающийся в наложении .;вибраций в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения, о т л и ающийся тем, что, сцелью овыщения точности перемещеНия и зф"

5 ктквности фуккционирования фрик« онного коктакта sa счет оперативого анализа ere динамического каества; вибрации возбуждают с амплиудой, не превъииающей амплитуду ауа реального процесса контактировая при соотноаенкк А (0,7. ° .0,9)A де А " амплитуда возбуждаемых виб" ций, Ав - амплитуда шума yeanbaofa роцесса контактированкя, в частотном

Аиплитуда Точность А возбуждае- останова А алых колеба ползуна, нкй мВ мкм

9,0 60

8,0 70

6,0 80

7,0 90

8,5 100

9,5 110

043 диапазоне от 0,5Гр до 1,5 р1.:где

f< - собственная частота скстемы, при этом измеряют амплитуду вынужденных колебаний, системы, выделяют рЕакцню системы на внешнее возмущение, нормируют полученный сигнал относительно нормированного по среднему уровню сигналу возбуждения и по изменению нормированкого выходного сигкаь ла определяют диссипативиые свойства фрикцконного контакта, с учетом которых управляют величиной силы нормального давления во фрикцнонном кон- такте, например, давлением масла s гидроспоре.

1425043

8р

Часщота Зи5рации

Фи@2

Редактор С. Пекарь

Заказ 4723/15

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф

Ф

Э

Ъ

Ь .с ф

Составитель А. Семенова

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Романенко

Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5